JP6163119B2

JP6163119B2 - 車両用駆動力伝達装置

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Publication number: JP6163119B2
Application number: JP2014022750A
Authority: JP
Inventors: 優史西村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2034-02-07
Also published as: CN104827894B; CN104827894A; JP2015148315A

Description

本発明は、四節リンク機構型の無段変速機などの車両用駆動力伝達装置の軸受構造に関する。

例えば、特許文献１には、エンジンに接続された入力軸の回転をコネクティングロッドの往復運動に変換し、コネクティングロッドの往復運動をワンウェイクラッチによって出力軸の回転運動に変換する四節リンク機構型無段変速機が記載されている。

特開２０１２−１０４８号公報

上記四節リンク機構型無段変速機は、図５（ａ）に示すように偏心ディスク６が１回転する間にコネクティングロッド１５を入力軸側と出力軸側との間で押したり、引いたりを交互に繰り返して、揺動リンク１８を揺動させる。このように偏心ディスク６が１回転する間に、図５（ｂ）に示すように、コネクティングロッド１５の大径環状部１５ａにかかる荷重（以下、コンロッド荷重）が最大となり、その後急激にゼロになる。このため、コンロッド荷重を受けるコンロッド軸受１６の転動体（球体）と軌道輪（内輪および外輪）には、１サイクルごとにコンロッド荷重Ｎｍａｘが最大となる間に、コネクティングロッド１５の押し引きに伴う荷重の変化によって所定の領域Ｓ１やＳ２にクリアランスが生じ、荷重がゼロとなった直後に荷重の作用方向が切り替わるタイミングでクリアランスが急激に詰まることによりコンロッド軸受１６の転動体と軌道輪の衝突音が発生する。例えば、図５（ｂ）に示すようなコネクティングロッド１５の大径環状部１５ａが揺動リンク１８を押す状態では、コネクティングロッド１５の大径環状部１５ａが揺動リンク１８から受ける反力が作用している領域Ｓ１とは反対側の領域Ｓ２（９０°≦θ１≦２７０°）に生じたクリアランスが急激に詰まることによりコンロッド軸受１６の転動体と軌道輪の衝突音が発生し、ＮＶＨ（ノイズ・バイブレーション・ハーシュネス）の悪化の原因となる。

このようなＮＶＨ対策として、例えば、軌道輪にテーパ部分を設けたアンギュラ構造にしたり、軌道輪に初期状態でプリロードを与え、荷重が印加されても軌道輪と転動体が離れないようにするなどの対策があるが、プリロードを付与することによってフリクションの増大や寿命低下が懸念される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、ＮＶＨ（ノイズ・バイブレーション・ハーシュネス）の悪化の原因となるコンロッド軸受の軌道輪と転動体の衝突音を低減できる軸受構造を実現することである。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る第１の形態は、駆動源から駆動力が入力される入力軸（２）と、前記入力軸（２）と平行に配置された出力軸（３）と、前記入力軸（２）と一体に偏心回転する偏心回転部材（６）と、前記出力軸（３）に連結された揺動リンク（１８）と、前記揺動リンク（１８）を一方側に揺動させようとしたときに前記出力軸（３）に前記揺動リンク（１８）を固定し、他方側に揺動させようとしたときに前記出力軸（３）に対して前記揺動リンク（１８）を空転させるワンウェイクラッチ（１７）と、前記偏心回転部材（６）の回転中心（Ｐ３）を前記入力軸（２）の回転中心（Ｐ１）に対して偏心させる偏心量調節機構（４）と、前記偏心回転部材（６）と前記揺動リンク（１８）とを連結するコネクティングロッド（１５）とを備える車両用動力伝達装置（１）であって、前記コネクティングロッド（１５）は、前記偏心回転部材（６）の外周面に軸受（１６）を介して回転自在に支持される環状の一端部（１５ａ）と、前記揺動リンク（１８）に連結される他端部（１５ｂ）とを有し、前記軸受（１６）の軌道輪または前記コネクティングロッド（１５）の一端部（１５ａ）の内周面における所定の領域（Ｓ１またはＳ２）の内径（α２）を、前記偏心回転部材（６）の回転中心と基準とした理論上の真円（α１）より小さい形状とし、前記所定の領域（Ｓ１またはＳ２）は、前記コネクティングロッド（１５）が前記揺動リンク（１８）から受ける反力の方向であって、前記偏心回転部材（６）の回転中心（Ｐ３）と、前記コネクティングロッド（１５）と前記揺動リンク（１８）の連結部分の中心（Ｐ５）とを結ぶ線（Ｌｃｏｎ）上に位置する。

また、本発明に係る第２の形態は、前記所定の領域（Ｓ１またはＳ２）は、前記コネクティングロッド（１５）の一端部（１５ａ）が前記揺動リンク（１８）を押す第１の状態では、前記コネクティングロッド（１５）の一端部（１５ａ）における前記揺動リンク（１８）と対向する領域とは反対側の領域（Ｓ２）である。

また、本発明に係る第３の形態は、前記所定の領域（Ｓ１またはＳ２）は、前記コネクティングロッド（１５）の一端部（１５ａ）が前記揺動リンク（１８）を引く第２の状態では、前記コネクティングロッド（１５）の一端部（１５ａ）における前記揺動リンク（１８）と対向する領域（Ｓ１）である。

本発明によれば、コネクティングロッドと揺動リンクとの間に作用する荷重の変化に起因して発生するコンロッド軸受の軌道輪と転動体の衝突音を低減し、ＮＶＨ（ノイズ・バイブレーション・ハーシュネス）の悪化を抑えることができる。

詳しくは、本発明に係る第１の形態によれば、コンロッド軸受の外輪またはコネクティングロッドの一端部の内周面における転動体と軌道輪の衝突が発生しやすい領域の内径を、偏心回転部材の回転中心と基準とした理論上の真円より小さい形状としてＮＶＨの悪化を抑えることができる。

また、本発明に係る第２または第３の形態によれば、プリロードがかかる領域をできるだけ必要最小限とすることで、フリクションの増大や寿命低下を最小限に抑えることができる。

本実施形態の無段変速機の構造を示す断面図。図１の無段変速機の偏心量調節機構、コネクティングロッド及び揺動リンクを軸方向から見た図。図１の無段変速機の偏心量調節機構による偏心量の変化を示す図。本実施形態の偏心量調節機構による偏心量の変化と、揺動リンクの揺動運動の揺動角度範囲の関係を示す図。コンロッド荷重が作用する領域および荷重の変化を示す図。本実施形態のコンロッド軸受における軌道輪の形状を示す図。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。なお、本発明の無段変速機は、自動車以外の他の用途にも適用できることは言うまでもない。

＜無段変速機の構造＞まず、図１および図２を参照して、本実施形態の無段変速機の構造について説明する。

本実施形態の無段変速機１は、変速比ｉ（ｉ＝入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）を無限大（∞）にして出力軸の回転速度を「０」にできる変速機、いわゆるＩＶＴ（ＩｎｆｉｎｉｔｙＶａｒｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）の一種である。

本実施形態の無段変速機１は、入力軸２と、出力軸３と、６つの偏心量調節機構４とを備える。

入力軸２は中空の部材からなり、エンジンやモータ等の走行駆動源からの駆動力を受けて回転中心軸線Ｐ１を中心として回転駆動される。

出力軸３は、入力軸２とは水平方向に離れた位置に入力軸２に平行に配置され、デファレンシャルギヤ等を介して自動車の車軸に駆動力を伝達する。

偏心量調節機構４はそれぞれ駆動力入力部であり、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１を中心として回転するように設けられ、カム部としてのカムディスク５と、偏心部材としての偏心ディスク６と、ピニオンシャフト７とを有する。

カムディスク５は、円盤形状であり、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１から偏心して入力軸２と一体的に回転するように入力軸２に２個１組で設けられている。各１組のカムディスク５は、それぞれ位相を６０°異なるように設定され、６組のカムディスク５で入力軸２の周方向を一回りするように配置されている。

偏心ディスク６は、円盤形状であり、その中心Ｐ３から偏心した位置に受入孔６ａが設けられ、その受入孔６ａを挟むように、１組のカムディスク５が回転可能に支持されている。

偏心ディスク６の受入孔６ａは、その中心が、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１からカムディスク５の中心Ｐ２（受入孔６ａの中心）までの距離Ｒａとカムディスク５の中心Ｐ２から偏心ディスク６の中心Ｐ３までの距離Ｒｂとが同一となるように形成されている。また、偏心ディスク６の受入孔６ａには、１組のカムディスク５に挟まれた内周面に、内歯６ｂが形成されている。

ピニオンシャフト７は、入力軸２の中空部内に、入力軸２と同心に配置され、ピニオン軸受７ｂを介して入力軸２の内周面に相対回転可能に支持されている。また、ピニオンシャフト７の外周面には、外歯７ａが設けられている。さらに、ピニオンシャフト７には、差動機構８が接続されている。

入力軸２における１組のカムディスク５の間には、カムディスク５の偏心方向に対向する箇所に内周面と外周面とを連通させる切欠孔２ａが形成されており、この切欠孔２ａを介して、ピニオンシャフト７の外歯７ａは、偏心ディスク６の受入孔６ａの内歯６ｂと噛合している。

差動機構８は、遊星歯車機構であり、サンギヤ９と、入力軸２に連結された第１リングギヤ１０と、ピニオンシャフト７に連結された第２リングギヤ１１と、サンギヤ９及び第１リングギヤ１０と噛合する大径部１２ａと、第２リングギヤ１１と噛合する小径部１２ｂとからなる段付きピニオン１２を自転及び公転可能に軸支するキャリア１３とを有している。また、差動機構８のサンギヤ９は、ピニオンシャフト７駆動用の電動機からなる偏心量調節用駆動源１４の回転軸１４ａに連結されている。

そして、この偏心量調節用駆動源１４の回転速度を入力軸２の回転速度と同一にした場合、サンギヤ９と第１リングギヤ１０とが同一速度で回転することとなり、サンギヤ９、第１リングギヤ１０、第２リングギヤ１１及びキャリア１３の４つの要素が相対回転不能なロック状態となって、第２リングギヤ１１と連結するピニオンシャフト７が入力軸２と同一速度で回転する。

また、偏心量調節用駆動源１４の回転速度を入力軸２の回転速度よりも遅くした場合、サンギヤ９の回転数をＮｓ、第１リングギヤ１０の回転数をＮＲ１、サンギヤ９と第１リングギヤ１０のギヤ比（第１リングギヤ１０の歯数／サンギヤ９の歯数）をｊとすると、キャリア１３の回転数が（ｊ・ＮＲ１＋Ｎｓ）／（ｊ＋１）となる。また、サンギヤ９と第２リングギヤ１１のギヤ比（（第２リングギヤ１１の歯数／サンギヤ９の歯数）×（段付きピニオン１２の大径部１２ａの歯数／小径部１２ｂの歯数））をｋとすると、第２リングギヤ１１の回転数が｛ｊ（ｋ＋１）ＮＲ１＋（ｋ−ｊ）Ｎｓ｝／｛ｋ（ｊ＋１）｝となる。

したがって、偏心量調節用駆動源１４の回転速度を入力軸２の回転速度よりも遅くした場合であって、カムディスク５が固定された入力軸２の回転速度とピニオンシャフト７の回転速度とが同一である場合には、偏心ディスク６はカムディスク５と共に一体に回転する。一方で、入力軸２の回転速度とピニオンシャフト７の回転速度とに差がある場合には、偏心ディスク６はカムディスク５の中心Ｐ２を中心にカムディスク５の周縁を回転する。

図２に示すように、偏心ディスク６は、カムディスク５に対して、Ｐ１からＰ２までの距離ＲａとＰ２からＰ３までの距離Ｒｂとが同一となるように偏心されている。そのため、偏心ディスク６の中心Ｐ３を入力軸２の回転中心軸線Ｐ１と同一線上に位置させて、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１と偏心ディスク６の中心Ｐ３との距離、すなわち、偏心量Ｒ１を「０」にすることもできる。

偏心ディスク６の外縁部には、コネクティングロッド１５が回転可能に支持されている。コネクティングロッド１５は、一方の端部に大径の大径環状部１５ａを有し、他方の端部に小径の小径環状部１５ｂを有している。コネクティングロッド１５の大径環状部１５ａは、コンロッド軸受１６を介して偏心ディスク６の外縁部に支持されている。

出力軸３には、ワンウェイクラッチ１７を介して、揺動リンク１８が連結されている。ワンウェイクラッチ１７は、出力軸３の回転中心軸線Ｐ４を中心として一方側に回転しようとする場合に出力軸３に対して揺動リンク１８を固定し、他方側に回転しようとする場合に出力軸３に対して揺動リンク１８を空転させる。

揺動リンク１８には、揺動端部１８ａが設けられ、揺動端部１８ａには、小径環状部１５ｂを軸方向で挟み込むことができるように形成された一対の突片１８ｂが設けられている。一対の突片１８ｂには、小径環状部１５ｂの内径に対応する貫通孔１８ｃが穿設されている。貫通孔１８ｃ及び小径環状部１５ｂに連結ピン１９が挿入されることによって、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８とが連結されている。また、揺動リンク１８には、環状部１８ｄが設けられている。

＜てこクランク機構＞次に、図２〜図４を参照して、本実施形態の無段変速機のてこクランク機構について説明する。

図２に示すように、本実施形態の無段変速機１において、偏心量調節機構４と、コネクティングロッド１５と、揺動リンク１８とが、てこクランク機構２０（四節リンク機構）を構成している。

てこクランク機構２０によって、入力軸２の回転運動は、出力軸３の回転中心軸線Ｐ４を中心とする揺動リンク１８の揺動運動に変換される。本実施形態の無段変速機１は、図１に示すように、合計６個のてこクランク機構２０を備えている。

てこクランク機構２０では、偏心量調節機構４の偏心量Ｒ１が「０」でない場合に、入力軸２とピニオンシャフト７を同一速度で回転させると、各コネクティングロッド１５が６０度ずつ位相を変えながら、入力軸２と出力軸３との間で出力軸３側に押したり、入力軸２側に引いたりを交互に繰り返して、揺動リンク１８を揺動させる。

そして、揺動リンク１８と出力軸３との間にはワンウェイクラッチ１７が設けられているので、揺動リンク１８が押された場合には、揺動リンク１８が固定されて出力軸３に揺動リンク１８の揺動運動によるトルクが伝達されて出力軸３が回転し、揺動リンク１８が引かれた場合には、揺動リンク１８が空回りして出力軸３に揺動リンク１８の揺動運動によるトルクが伝達されない。６つの偏心量調節機構４は、それぞれ６０度ずつ位相を変えて配置されているので、出力軸３は６つの偏心量調節機構４により順に回転駆動される。

また、本実施形態の無段変速機１では、図３に示すように、偏心量調節機構４によって偏心量Ｒ１が調節可能である。

図３（ａ）は、偏心量Ｒ１を「最大」とした状態を示し、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１とカムディスク５の中心Ｐ２と偏心ディスク６の中心Ｐ３とが一直線に並ぶように、ピニオンシャフト７と偏心ディスク６とが位置する。この場合の変速比ｉは最小となる。図３（ｂ）は、偏心量Ｒ１を図３（ａ）よりも小さい「中」とした状態を示し、図３（ｃ）は、偏心量Ｒ１を図３（ｂ）よりも更に小さい「小」とした状態を示している。変速比ｉは、図３（ｂ）では図３（ａ）の変速比ｉよりも大きい「中」となり、図３（ｃ）では図３（ｂ）の変速比ｉよりも大きい「大」とした状態を示している。図３（ｄ）は、偏心量Ｒ１を「０」とした状態を示し、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１と、偏心ディスク６の中心Ｐ３とが同心に位置する。この場合の変速比ｉは無限大（∞）となる。

図４は、本実施形態の偏心量調節機構４による偏心量Ｒ１の変化と、揺動リンク１８の揺動運動の揺動角度範囲の関係を示している。

図４（ａ）は偏心量Ｒ１が図３（ａ）の「最大」である場合（変速比ｉが最小である場合）、図４（ｂ）は偏心量Ｒ１が図３（ｂ）の「中」である場合（変速比ｉが中である場合）、図４（ｃ）は偏心量Ｒ１が図３（ｃ）の「小」である場合（変速比ｉが大である場合）の、偏心量調節機構４の回転運動（回転角度θ１）に対する揺動リンク１８の揺動範囲θ２を示している。ここで、出力軸３の回転中心軸線Ｐ４からコネクティングロッド１５と揺動端部１８ａの連結点、すなわち、連結ピン１９の中心Ｐ５までの距離が、揺動リンク１８の長さＲ２である。

図４から明らかなように、偏心量Ｒ１が小さくなるのに伴い、揺動リンク１８の揺動角度範囲θ２が狭くなり、偏心量Ｒ１が「０」になった場合には、揺動リンク１８は揺動しなくなる。

＜コンロッド軸受の構造＞次に、図５および図６を参照して、本実施形態のてこクランク機構２０のコンロッド軸受１６の構造について説明する。

本実施形態の無段変速機１は、図５を用いて説明した課題を解決するために、コンロッド荷重を受けるコンロッド軸受１６の外輪または大径環状部１５ａの（外輪と一体的に構成された）内周面における転動体と軌道輪の衝突が発生しやすい所定の領域Ｓ１または領域Ｓ２の内径α２を、偏心ディスク６の回転中心Ｐ３と基準とした理論上の真円α１より小さい形状としてＮＶＨの悪化を抑える構造とした。

ここで、所定の領域は、コネクティングロッド１５が揺動リンク１８を押す第１の状態（図６のマイナスｘ方向に揺動リンク１８からの反力が作用する状態）では、コネクティングロッド１５の大径環状部１５ａにおいて揺動リンク１８と対向する領域とは反対側の領域Ｓ２であり、図６（ａ）に示すような偏心ディスク６の回転角度θ１が２７０°〜９０°の範囲θｓ２となる。なお、図示のｘ方向は揺動リンク１８から受ける反力の方向であり、図５（ａ）に示すように、偏心ディスク６の回転中心Ｐ３と、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８の連結部分の中心Ｐ５とを結ぶ線はＬｃｏｎと一致する。

なお、真円α１から内側に入り込んだ量ｔの最大値は２０〜５０μｍ程度である。なお、一般的な軸受の真円度は、１〜３μｍ程度であり、５μｍを超えるものは良品とされないレベルである。

このように、コンロッド荷重を受けるコンロッド軸受１６の外輪または大径環状部１５ａの（外輪と一体的に構成された）内周面における転動体と軌道輪の衝突が発生しやすい所定の領域Ｓ２の内径α２を、偏心ディスク６の回転中心Ｐ３と基準とした理論上の真円α１より小さい形状とすることで、真円α１より内径α２が小さい分だけプリロードがかかる設定となる。このため、図６（ｂ）に示すように、マイナスｘ方向に荷重が作用する第１の状態（内径α２２）では、外輪がマイナスｘ方向に変位し、所定の領域Ｓ２もマイナスｘ方向に変位するが、荷重が作用していない初期状態でプラスｘ方向にプリロードがかかった状態（内径α２１）、つまり、領域Ｓ２の外輪がプラスｘ方向に引っ張られて転動体と当接した状態、となっているため転動体と軌道輪が離間しないように構成できる。そして、プリロードがかかる領域をできるだけ必要最小限とすることで、フリクションの増大や寿命低下を最小限に抑えることができる。

なお、所定の領域は、コネクティングロッド１５が揺動リンク１８を引く第２の状態（図６のプラスｘ方向に揺動リンク１８からの反力が作用する状態）では、コネクティングロッド１５の大径環状部１５ａにおいて揺動リンク１８と対向する領域Ｓ１となり、図６（ａ）に示すような偏心ディスク６の回転角度θ１が９０°〜２７０°の範囲θｓ１となる。

つまり、エンジン性能曲線などに応じて、所定の領域Ｓ１、Ｓ２を、図６（ａ）に示すような偏心ディスク６の回転角度θ１が２７０°〜９０°の範囲θｓ２とするか、９０°〜２７０°の範囲θｓ１とするか、あるいは両方の範囲とするかを適宜設定することで適切なＮＶＨ対策を行えるようになる。

以上のように、本実施形態によれば、コンロッド軸受１６の外輪またはコネクティングロッド１５の大径環状部１５ａの内周面における転動体と軌道輪の衝突が発生しやすい所定の領域Ｓ１またはＳ２の内径α２を、偏心ディスク６の回転中心Ｐ３と基準とした理論上の真円α１より小さい形状とすることで、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８との間に作用する荷重の変化に起因して発生するコンロッド軸受１６の軌道輪と転動体の衝突音を低減し、ＮＶＨ（ノイズ・バイブレーション・ハーシュネス）の悪化を抑えることができる。

１…無段変速機、２…入力軸、３…出力軸、４…偏心量調節機構、５…カムディスク、６…偏心ディスク、１５…コネクティングロッド、１５ａ…大径環状部、１５ｂ…小径環状部、１６…コンロッド軸受、１７…ワンウェイクラッチ、１８…揺動リンク

Claims

駆動源から駆動力が入力される入力軸（２）と、
前記入力軸（２）と平行に配置された出力軸（３）と、
前記入力軸（２）と一体に偏心回転する偏心回転部材（６）と、
前記出力軸（３）に連結された揺動リンク（１８）と、
前記揺動リンク（１８）を一方側に揺動させようとしたときに前記出力軸（３）に前記揺動リンク（１８）を固定し、他方側に揺動させようとしたときに前記出力軸（３）に対して前記揺動リンク（１８）を空転させるワンウェイクラッチ（１７）と、
前記偏心回転部材（６）の回転中心（Ｐ３）を前記入力軸（２）の回転中心（Ｐ１）に対して偏心させる偏心量調節機構（４）と、
前記偏心回転部材（６）と前記揺動リンク（１８）とを連結するコネクティングロッド（１５）とを備える車両用動力伝達装置（１）であって、
前記コネクティングロッド（１５）は、前記偏心回転部材（６）の外周面に軸受（１６）を介して回転自在に支持される環状の一端部（１５ａ）と、前記揺動リンク（１８）に連結される他端部（１５ｂ）とを有し、
前記軸受（１６）の軌道輪または前記コネクティングロッド（１５）の一端部（１５ａ）の内周面における所定の領域（Ｓ１またはＳ２）の内径（α２）を、前記偏心回転部材（６）の回転中心と基準とした理論上の真円（α１）より小さい形状とし、
前記所定の領域（Ｓ１またはＳ２）は、前記コネクティングロッド（１５）が前記揺動リンク（１８）から受ける反力の方向であって、前記偏心回転部材（６）の回転中心（Ｐ３）と、前記コネクティングロッド（１５）と前記揺動リンク（１８）の連結部分の中心（Ｐ５）とを結ぶ線（Ｌｃｏｎ）上に位置することを特徴とする車両用動力伝達装置。
前記所定の領域（Ｓ１またはＳ２）は、前記コネクティングロッド（１５）の一端部（１５ａ）が前記揺動リンク（１８）を押す第１の状態では、前記コネクティングロッド（１５）の一端部（１５ａ）における前記揺動リンク（１８）と対向する領域とは反対側の領域（Ｓ２）であることを特徴とする請求項１に記載の車両用動力伝達装置。
前記所定の領域（Ｓ１またはＳ２）は、前記コネクティングロッド（１５）の一端部（１５ａ）が前記揺動リンク（１８）を引く第２の状態では、前記コネクティングロッド（１５）の一端部（１５ａ）における前記揺動リンク（１８）と対向する領域（Ｓ１）であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用動力伝達装置。